Fast and accurate automated method for free sulfite analysis in wine

Význam tématu

Oxid siřičitý (SO2) je klíčovou přísadou při výrobě vína: omezuje enzymatické hnědnutí, potlačuje mikrobiální růst a brání oxidaci hotového produktu. Ve víně se SO2 vyskytuje ve formě volné (převážně jako hydrogensulfit HSO3–) a vázané na karbonylové sloučeniny; z právních důvodů a z hlediska bezpečnosti spotřebitele se monitoruje především celkové a volné množství SO2. Rychlá, spolehlivá a automatizovaná analýza volného SO2 je proto pro vinařství, kontrolní laboratoře a průmyslovou analytiku zásadní pro zajištění kvality, souladu s legislativou a efektivity provozu.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem příspěvku bylo vyvinout a ověřit automatizovanou fotometrickou metodu pro stanovení volného SO2 ve vínech na bázi diskrétního analyzátoru Gallery. Metoda staví na reakci SO2 s p-rosanilinem hydrochloridem a formaldehydem, optimalizuje poměry reagentů a umožňuje plně automatizované měření s kalibrací, vysokou propustností a nižší spotřebou reagentů než tradiční FIA nebo destilační postupy.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda:

• Princip: kolorimetrická reakce SO2 + p-rosanilin HCl + formaldehyd za vzniku barevného komplexu.
• Provozní podmínky: reakce při 37 °C, měření na 575 nm; vedlejší (side) vlnová délka 700/750 nm se používá pro korekci bublin nebo interferencí, kde nedochází k reakci.
• Protokol pro jedno měření: 100 µL SO2 Free R1 + 10 µL vzorku + 10 µL vody, inkubace 30 s a blankování barvy; přidání 100 µL R2, inkubace 75 s, měření absorbance.
• Kalibrace: standard z Na2S2O5 (koncentrace zásobního standardu 200 mg/L), analyzátor automaticky připraví kalibrační body; použitá kalibrace je kvadratická (druhého řádu).
• Měřicí rozsah: 2–100 mg/L SO2, s možností automatického ředění pro vyšší koncentrace.

Použitá instrumentace:

• Thermo Scientific Gallery diskrétní analyzátor (pro vlastní metodu).
• Referenční systém: komerční FIA analyzátor používající p-rosanilinovou referenční metodu.
• Reagencie: Thermo Scientific SO2 Free kit (P/N 984634); kalibrace připravená z Na2S2O5.

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza 57 vzorků (35 červených, 22 bílých) prokázala dobrou korelaci mezi diskrétní fotometrickou metodou na Gallery a referenčním FIA systémem:

• Koeficient determinace: kombinovaně r2 = 0,9755; pro bílé víno r2 = 0,9863; pro červené r2 = 0,9803.
• Bias (průměrné odchylky): pro červená vína +3 mg/L; pro bílá vína +1 mg/L. Jednotlivé biasy se pohybovaly typicky v rozsahu 0–6 mg/L.
• Precision pro vzorek červeného vína (N = 40): v rámci jedné série 1,8 %; mezi sériemi 2,1 %, což odpovídá akceptovatelným EBC/ASBC standardům.
• Propustnost: 60 vzorků zpracováno za 35 minut; denní kalibrace a start analyzátoru přidají cca 10 minut.

Diskuse výsledků ukazuje, že automatizovaná fotometrie poskytuje srovnatelné výsledky s FIA, přičemž nabízí nižší spotřebu reagentů a vyšší provozní efektivitu. Vedlejší vlnová délka účinně kompenzuje optické artefakty od bublinek a zbarvení vzorku. Metoda měří volné SO2; vázané formy SO2 (např. na acetaldehyd a jiné karbonylové sloučeniny) nejsou touto přímou reakcí zjišťovány a vyžadují jiné postupy pro stanovení celkového SO2.

Přínosy a praktické využití metody

Praktické přínosy:

• Plná automatizace na diskrétním analyzátoru umožní snížit pracovní nároky a chyby obsluhy.
• Rychlá analýza a vysoká propustnost vhodná pro výrobní kontrolu, analytické laboratoře a kontrolní stanice.
• Snížená spotřeba reagentů v porovnání s FIA — ekonomická a ekologická výhoda.
• Možnost současného měření dalších parametrů (cukry, kyseliny, barva, celkové SO2) z téže sady vzorků bez nutnosti separátní manipulace.
• Jednoduchá integrace výsledků do provozních workflow díky automatizaci a barcoded reagentům.

Budoucí trendy a možnosti využití

Možné směry dalšího rozvoje a aplikací:

• Rozšíření automatizace a integrace s LIMS pro centralizované řízení kvality a historií vzorků.
• Další miniaturizace a optimalizace reagentů vedoucí k ještě nižší spotřebě a odpadu.
• Multiparametrická měření v automatizovaných platformách pro komplexní profilování vína během produkce a stáčení.
• Vývoj alternativních, zelenějších reagentních systémů a biodegradabilních formulací.
• Využití inline nebo at-line monitoringu v provozech pro kontinuální kontrolu SO2 v procesu výroby vína.

Závěr

Automatizovaná diskrétní fotometrická metoda pro stanovení volného SO2 na analyzátoru Gallery nabízí rychlé, přesné a provozně výhodné řešení, které dobře koreluje s tradičním FIA postupem. Metoda poskytuje dostatečnou přesnost a opakovatelnost pro běžné laboratorní potřeby ve vinařství a kontrolních laboratořích, s významnými časovými a environmentálními úsporami díky nižší spotřebě reagentů a vysoké automatizaci.

Reference

1. Jackowetz N; Li E; Mira de Orduña R. Sulphur Dioxide Content of Wines: the Role of Winemaking and Carbonyl Compounds. Research Focus, Cornell Viticulture and Enology Program, 2011–3.
2. Automated Discrete Photometry. Thermo Scientific produktové materiály, přístup 2014.
3. Cudiamat G. Continuous Flow Analysis & Discrete Analyzers. LC/GC, 2010.
4. Hicks M; Schenken J; Steinrauf M. Laboratory Instrumentation, 3rd Edition; J. B. Lippincott & Co., 1987; pp. 284–292.